[发明专利]少层类石墨相氮化碳负载季鏻型离子液体催化剂的制备方法及其脱硫应用

说明书

本发明公开了少层类石墨相氮化碳负载季鏻型离子液体催化剂的制备方法及其脱硫应用，包括：通过离子交换法制备季鏻型杂多酸离子液体[C₁₄H₂₉P(C₆H₁₃)₃]₃PM₁₂O₄₀及热缩聚法制备少层类石墨相氮化碳，再利用溶剂热法制备不同负载量的负载型离子液体催化剂。本发明还公开了根据上述方法制得的负载型离子液体催化剂在催化氧化脱硫领域的应用。本发明利用廉价易得的含氮前驱体原料，通过热缩聚制得大表面积的少层类石墨相氮化碳，并作载体用来负载不同种类的季鏻型离子液体，通过调控离子液体阴离子种类和负载量，筛选出具有高效催化氧化脱硫性能的负载型离子液体催化剂，深度脱除燃油中的二苯并噻吩和4,6‑二甲基二苯并噻吩等硫化物，实现深度脱硫目标。

技术领域

本发明属于材料制备及催化反应技术领域，涉及催化氧化脱硫，特别涉及一种少层类石墨相氮化碳负载季鏻型离子液体催化剂的制备方法及其脱硫应用。

技术背景

燃油中的含硫化合物在燃烧之后产生的硫氧化物（SO_x）造成了严重环境污染。一方面SO_x直接排放到大气中会导致空气污染；另一方面，SO_x的排放会形成酸雨，对树木、建筑物造成腐蚀，还会导致土壤酸化。同时，SO_x还会导致车辆发动机尾气处理装置催化剂中毒，使汽车尾气中的氮氧化物和颗粒物排放量增大，进一步加剧环境污染。因此对燃油进行脱硫处理、生产清洁燃油是可以从源头控制该污染的有效途径。目前，全球大部分国家和地区都要求车用燃油中的硫含量低于10 ppm，现有的加氢脱硫技术需要昂贵的成本和设备投入来脱除二苯并噻吩（DBT）和4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT）类硫化物，能在温和条件下实现对这两类硫化物高效脱除的氧化脱硫技术得到了越来越多的关注。

在氧化脱硫技术（ODS）中引入合适的催化剂，可以大幅度提高催化氧化脱硫效率。有研究发现功能化离子液体具有良好的催化氧化脱硫性能，但是由于在反应中离子液体用量大，反应后液-液分离困难等原因阻碍了离子液体在催化氧化脱硫领域中的推广，如果通过选择合适的载体来构建负载型离子液体催化剂，则可有效解决上述量大难题。近年来，具有大表面积的类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）材料被选作载体广泛应用于催化、光解水制氢和降解环境污染物等多个领域，g-C₃N₄是构建负载型离子液体催化剂的潜在载体材料。

本发明选用廉价易得的氮源前驱体，通过热缩聚制备了少层g-C₃N₄，并用作载体；通过离子交换法制备了季鏻型杂多酸离子液体，并将其负载到g-C₃N₄上，得到了一系类不同种类、不同负载量的负载型离子液体催化剂。该催化剂能在温和条件下高效催化氧化脱除燃油中的DBT和4,6-DMDBT类含硫化合物，可以作为加氢脱硫技术的补充技术，具有较好的应用前景。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种少层类石墨相氮化碳负载季鏻型离子液体催化剂的制备方法，得到负载型催化剂。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：